Wärmewende durch Geothermie: Was geht in NRW?

Wärmewende durch Geothermie, klingt spannend. Schließlich kann grüner Strom aus Wind, Sonne, Wasser­kraft und Bio­masse nicht für alles die Lösung sein. Warum also nicht die unerschöpfliche Wärme­quelle im Innern unserer Erde anzapfen? Wir stellen Ihnen die wichtigsten Möglich­keiten vor und verraten, welche Projekte es in NRW bereits gibt.

Oberflächennahe Geothermie aus dem Garten

Wärmepumpen nutzen heute schon Geothermie, um Gebäude zu beheizen oder zu kühlen. Dabei wird die thermische Energie vor allem aus den oberen Erd- und Gesteins­schichten oder aus dem Grund­wasser gewonnen. Bei dieser ober­flächen­nahen Geo­thermie gibt es drei Varianten:

1. Erdwärmesonden holen die thermische Energie aus rund 100 Meter Tiefe an die Ober­fläche. Ein bis zwei senk­rechte Bohrungen reichen für die energetisch effiziente Beheizung eines Ein­familien­hauses mittels Wärme­pumpe aus.
2. Bei ganzjährig konstanten Grund­wasser­temperaturen in Deutsch­land zwischen acht und elf Grad kann auch dieses, je nach den hydro­geo­logischen Voraus­setzungen, eine effiziente Wärme­quelle sein.
3. Eine dritte Variante sind Erdwärme­kollektoren, die horizontal in etwa ein bis andert­halb Meter Tiefe in Schlangen­linien im Garten verlegt werden. Die nutz­baren Tempe­raturen liegen damit im Winter niedriger als bei tiefen Erd­wärme­sonden, reichen aber aus, um die Wärme­pumpe effizient zu betreiben.

Geothermische Energie wird immer häufiger genutzt

Die oberflächennahe Geothermie ist mittler­weile recht verbreitet. Nach Zahlen des Bundes­verbands Geo­thermie waren im Jahr 2022 deutsch­land­weit rund 470.000 Erd- und Grund­wasser­wärme­pumpen in Wohn­gebäuden, öffentlichen Einrichtungen und Gewerbe­betrieben installiert, 31.000 mehr als im Vorjahr. Der Vorteil bei diesen dezen­tralen Klein­anlagen: Die Wärme­quelle regeneriert sich laufend. Aller­dings benötigen Wärme­pumpen auch immer einen Anteil an Strom, um die relativ geringe Wärme aus den ober­flächen­nahen Schichten in nutzbare Heiz­energie zu verwandeln. Zusätzlichen Schub, um die Wärme­wende voran­zutreiben, verspricht die mittlere und tiefe Geo­thermie. Das Fraun­hofer Institut hat ein Potenzial von rund 300 Tera­watt­stunden Energie pro Jahr ermittelt, was einem Viertel des gesamten deutschen Wärme­bedarfs entspricht.

So funktionieren Geothermie-Kraftwerke im großen Stil

Geothermie: Vor- und Nachteile

Viele kommunale Energie­versorgungs­unter­nehmen stehen derzeit vor der gewaltigen Aufgabe, erste Schritte in eine nach­haltige Wärme­versorgung zu gehen und neue Versorgungs­strukturen aufzubauen. Doch das Risiko, dass sie dabei eingehen, ist hoch. Besonders zu Beginn, wenn noch nicht klar ist, ob die millionen­schwere Bohrung erfolgreich ist. Trotz gründlicher Vor­unter­suchungen gibt es keine Garantie, dass jede Bohrung Thermal­wasser zutage fördert. Zudem lässt sich nicht vorher­sagen, ob sich das gefundene heiße Wasser tatsächlich für Geo­thermie eignet. Es kann beispiels­weise Minerale enthalten, die Rohr­leitungen angreifen. Anlieger befürchten zudem Erd­beben durch Geo­thermie-Bohrungen. Und tatsächlich können durch den Druck, mit dem das Wasser wieder zurück in die Erde gepumpt wird – so wie auch bei der Förderung von Kohle, Erdöl oder Erdgas – Mikro-Erd­beben entstehen. Experten halten die Risiken jedoch für kontrollierbar. 

Heizen und Kühlen mit Grubenwärme: Leucht­turm­projekt in Bochum

Ein enormes CO₂-Einspar­potenzial liegt nach Einschätzung des Fraun­hofer IEG in der Gruben­wasser­nutzung und Wärme­speicherung im „Stein­kohlen­gebirge“ unter dem Ruhr­gebiet. Ein solches Geo­thermie-Projekt hat in Bochum bereits Formen angenommen: MARK 51°7. Rund 25 Gebäude in einem Gewerbe­gebiet am früheren Opel-Werk sollen künftig mit Wärme und Kälte aus Gruben­wasser versorgt werden. Aus einem 810 Meter tiefen Bohr­loch auf dem Areal einer still­gelegten Stein­kohlen­zeche soll das 27 bis 28 Grad warme Wasser hoch­gepumpt und in ein Wärme­netz geleitet werden. Für die Kälte­versorgung kommt Gruben­wasser mit 18 Grad aus einer zweiten, 340 Meter tiefen Bohrung. Das Herz­stück des Energie­konzepts wird die neue Energie­zentrale. In ihr finden Wärme­pumpen Platz, die das Gruben­wasser je nach Bedarf hoch- oder herunter­temperieren. Wärme- und Kälte­speicher werden dort ebenso unter­gebracht sein. Der Betriebs­beginn ist für 2024 avisiert.

Erdwärme für die Gewächshäuser in der Blumenstadt Straelen

Mit Wärme aus den Tiefen der Erde Gewächs- und Treib­häuser beheizen, das ist die Idee des Projekts „Deep“ in Straelen im Kreis Kleve. Nirgendwo in Deutsch­land werden mehr Blumen und Gemüse produziert als hier in der Klein­stadt nah der nieder­ländischen Grenze. Aller­dings machen der Garten­bau­wirtschaft, wie überall am Nieder­rhein, die steigenden Kosten für die Beheizung der Gewächs­häuser zu schaffen. Forschende des Fraun­hofer IEG haben jetzt in einer Mach­bar­keits­studie unter­sucht und gerechnet, ob Straelen ein geeigneter Geo­thermie-Stand­ort sein könnte und ob sich die Erschließung am Ende auch wirt­schaftlich rechnet. Die im Mai 2023 vorgestellten Ergebnisse der „Deep“-Studie, die von der GELSENWASSER AG, dem Mutter­unter­nehmen von Erenja, unterstützt wurde, sind viel­versprechend. Im benachbarten Venlo werden die ersten Gewächs­häuser bereits mit Geo­thermie über Wärme­pumpen beheizt. Jetzt will man auch in Straelen möglichst schnell mit einem Pilot­projekt Erfolge erzielen.